EP0504553A2

EP0504553A2 - Nozzle for the plasticizing cylinder of a plastic injection moulding unit

Info

Publication number: EP0504553A2
Application number: EP92101063A
Authority: EP
Inventors: Karl Hehl
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1991-03-20
Filing date: 1992-01-23
Publication date: 1992-09-23
Also published as: JPH0655394B2; CA2061731A1; DE4109122C1; EP0504553A3; JPH05116180A

Abstract

Der Mündungsabschnitt (11b) des Düsenkanals (11) der Düse ist von der inneren Mantelfläche eines Düsenmundstückes (12) begrenzt. Dieses Düsenmundstück ist an den Düsenkörper (10) mittels eines Spannringes (16) axial anpreßbar. Der Spannring hintergreift das Düsenmundstück (12) und umschließt einen Endabschnitt des Düsenkörpers (10) geringeren Durchmessers. Der Anpreßdruck des Düsenmundstückes (12) ist mit Hilfe wenigstens eines Gewindeelementes erzeugbar

The mouth section (11b) of the nozzle channel (11) of the nozzle is delimited by the inner lateral surface of a nozzle mouthpiece (12). This nozzle mouthpiece can be axially pressed onto the nozzle body (10) by means of a clamping ring (16). The clamping ring engages behind the nozzle mouthpiece (12) and encloses an end section of the nozzle body (10) of smaller diameter. The contact pressure of the nozzle mouthpiece (12) can be generated using at least one threaded element

Description

Die Erfindung betrifft eine Düse entsprechend dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.The invention relates to a nozzle according to the preamble of claim 1.

Eine einstückige Düse dieser Art, bei welcher der Düsenkörper unmittelbar an die Spritzgießform anlegbar ist, ergibt sich aus der DE 37 445 19 als bekannt.A one-piece nozzle of this type, in which the nozzle body can be placed directly on the injection mold, is known from DE 37 445 19.

Bekannt ist auch eine Spritzgießeinrichtung zum Herstellen von Gegenständen aus Kunststoff, insbesondere von Behältern, in welcher Einrichtung die Mittel zum Plastifizieren des Kunststoffes und die Spritzgießform zu einer kompakten baulichen Einheit zusammengefaßt sind. Der plastifizierte Kunststoff gelangt über einen abgewinkelten Kanal und eine radialsymmetrische, in die Angußöffnung der Spritzgießform eintauchenden Düse in den Formhohlraum. Die extrem gering dimensionierte Düse verbindet den in einen Stahlblock gebohrten Zuflußkanal mit dem Formhohlraum. Die Düsennadel erstreckt sich in Schließstellung bis in die Mündungsöffnung der Düse und begrenzt somit den Formhohlraum unmittelbar. Bei einer solchen bekannten Spritzgießeinrichtung, die zur Verarbeitung von homogenen Kunststoffen gebraucht wird, ist ein relativ guter Düsenverschluß über verhältnismäßig lange Betriebszeiten zu erwarten. In neuerer Zeit werden jedoch den Kunststoffen zunehmend auch abrasive Zusätze wie Glasfasern, Kohlenstoffe und solche mineralischer Herkunft beigemischt, um weitere Anwendungsgebiete für Spritzteile z.B. im Maschinenbau oder in der Feinwerktechnik zu erschließen. Solche Spritzteile können z.B. extrem hohen mechanischen Beanspruchungen oder Temperaturen standhalten. Oftmals sind auch spezifische Eigenschaften mit Bezug auf die elektrische Leitfähigkeit gefordert.Also known is an injection molding device for producing objects made of plastic, in particular containers, in which device the means for plasticizing the plastic and the injection mold are combined to form a compact structural unit. The plasticized plastic enters the mold cavity via an angled channel and a radially symmetrical nozzle that plunges into the sprue opening of the injection mold. The extremely small nozzle connects the inflow channel drilled in a steel block to the mold cavity. In the closed position, the nozzle needle extends into the mouth opening of the nozzle and thus directly delimits the mold cavity. In such a known injection molding device, which is used for processing homogeneous plastics, a relatively good nozzle closure can be expected over relatively long operating times. In recent times, however, abrasive additives such as glass fibers, carbons and such mineral origin are increasingly being added to plastics, in order to further areas of application for molded parts, for example Mechanical engineering or in precision engineering. Injection molded parts of this type can withstand extremely high mechanical loads or temperatures, for example. Specific properties related to electrical conductivity are often required.

Langzeitversuche haben ergeben, daß im Falle der Verarbeitung von Kunststoffen mit solchen abrasiven Zusätzen bei längerer Betriebszeit ernstere Probleme hinsichtlich der Dichtheit des Düsenverschlusses auftreten könnnen. Dies ist vor allem der Fall, wenn in dem als Sitz dienenden Bereich des Mündungsabschnittes des Düsenkanals und im Bereich des freien Endes der Düsennadel asymmetrische Abrasionen auftreten, welche die Radialsymmetrie dieses Sitzes und dieses freien Endes beeinträchtigen.Long-term trials have shown that in the case of processing plastics with such abrasive additives, serious problems with regard to the tightness of the nozzle closure can occur with a longer operating time. This is particularly the case when asymmetrical abrasions occur in the region of the mouth section of the nozzle channel serving as a seat and in the region of the free end of the nozzle needle, which impair the radial symmetry of this seat and this free end.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Düse der eingangs genannten Gattung derart weiterzubilden, daß solche, insbesondere bei Verwendung von abrasiven Stoffmischungen insbesondere nach längeren Betriebszeiten, auftretenden Undichtigkeiten minimiert oder gar ganz vermieden werden können.The invention has for its object to develop a nozzle of the type mentioned in such a way that such, especially when using abrasive mixtures, especially after longer periods of operation, leaks occurring can be minimized or even completely avoided.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Düse mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst.This object is achieved according to the invention by a nozzle with the features of claim 1.

Bei einer solchen Ausbildung bleibt dank der extremen Werkstoffhärte des Düsenmundstückes die Radialsymmetrie der Düsennadel und ihres Sitzes auch bei starker Betriebsbeanspruchung über längere Zeiten weitgehend erhalten. Dies gilt auch für Düsenmundstücke geringerer Härte aus gesinlerten Werkstoffen extrem hoher Verschleißfestigkeit, die z.B. Carbide enthalten. Im Falle eines Düsenmundstückes aus Keramik ist dessen geringe Wärmeleitfähigkeit von Vorteil, die eine weitgehende Wärmeisolierung zwischen Düse und Spritzgießform zur Folge hat.With such a design, thanks to the extreme material hardness of the nozzle mouthpiece, the radial symmetry of the nozzle needle and its seat is largely retained over long periods even under heavy operating stress. This also applies to nozzle mouthpieces of lower hardness made from sintered materials with extremely high wear resistance, e.g. Contain carbides. In the case of a nozzle mouthpiece made of ceramic, its low thermal conductivity is advantageous, which results in extensive thermal insulation between the nozzle and the injection mold.

Darüber hinaus liegen die prinzipiellen Voraussetzungen dafür vor, daß die Düsennadel bei jedem Schließvorgang (Ausführungsbeispiel der Figuren 1 und 2) automatisch oder durch eine Justiermanipulation (Ausführungsbeispiel der Figuren 3, 4) auf ihren Sitz zentrierbar ist. Bei dieser Justiermanipulation wird zunächst die Vorspannung des Gewindeelementes aufgehoben. Danach wird die Düsennadel in Schließstellung gefahren. Dabei bewirkt die Düsennadel eine geringfügige Radialverschiebung des Düsenmundstückes im Sinne einer Zentrierung an der Düsennadel. Nach Vollzug der Zentrierung kann das Düsenmundstück in zentrierter Position mit Hilfe des Gewindeelements erneut axial auf den Düsenkörper aufgepreßt werden.In addition, the basic prerequisites exist for the nozzle needle to be centered on its seat automatically or by adjustment manipulation (embodiment of FIGS. 3, 4) during each closing operation (embodiment of FIGS. 1 and 2). With this adjustment manipulation, the pretension of the threaded element is first released. The nozzle needle is then moved to the closed position. The nozzle needle causes one slight radial displacement of the nozzle mouthpiece in the sense of centering on the nozzle needle. After the centering has been carried out, the nozzle mouthpiece can be pressed axially onto the nozzle body again in the centered position using the threaded element.

Es hat sich auch gezeigt, daß manche abrasiv bedingte Undichtigkeiten des Düsenverschlusses dadurch behebbar sind, daß man unter Aufhebung der axialen Vorspannung des Spannringes das Düsenmundstück mehr oder weniger dreht. Dadurch können sich Abweichungen von der Radialsymmetrie am Ventilsitz bzw. am Schließende der Düsennadel neu formieren und gegenseitig neutralisieren, wenn sie einander entgegengesetzt sind.It has also been shown that some abrasive leaks in the nozzle closure can be remedied by rotating the nozzle mouthpiece more or less while releasing the axial preload of the clamping ring. This allows deviations from the radial symmetry at the valve seat or at the closing end of the nozzle needle to reform and neutralize each other if they are opposite to each other.

Nachstehend wird die Erfindung anhand der Zeichnung an einem Ausführungsbeispiel erläutert.
Es zeigen:

Fig. 1, 2: die Düse in einem durch die Düsenachse a-a gehenden vertikalen Schnitt in Schließ- und Offenstellung und
Fig. 3, 4: eine Variante der Düse in einer Darstellung gemäß den Figuren 1, 2.

The invention is explained below with the aid of an exemplary embodiment.
Show it:

1, 2: the nozzle in a vertical section through the nozzle axis aa in the closed and open positions and
3, 4: a variant of the nozzle in a representation according to Figures 1, 2.

Beiden Ausführungsbeispielen ist folgendes gemeinsam:
Die Düse ist mit dem Plastifizierzylinder einer axial verfahrbaren Kunststoff-Spritzgießeinheit lösbar verbunden. Mit Hilfe des axialen Antriebes der Kunststoff-Spritzgießeinheit kann der Plastifizierzylinder mit der Düse bei jedem Spritzzyklus wechselweise bis zur Anlage an der Spritzgießform vorgefahren und danach wieder auf Abstand zurückgefahren werden. Die Düse ist aus einem zum Plastifizieryzlinder koaxialen Düsenkörper 10 bzw. 110 aus Stahl mit einem Düsenmundstück 12, 112 aus Keramik oder Hartmetall aufgebaut. Der Düsenkanal 11 bzw. 111 des Düsenkörpers 10, 110 weist in einem Endabschnitt 11a bzw. 111a einen sich verjüngenden Mündungsabschnitt 11b bzw. 111b auf. Eine Düsennadel 13 bzw. 113 schließt zur Düsenachse a-a einen spitzen Winkel ein. Die Düsennadel 13 bzw. 113 ist in einer Bohrung 14 bzw. 114 des Düsenkörpers geführt und nach Programm in Offen- und Schließstellung steuerbar. Der Düsenkanal 11 bzw. 111 ist in der Bohrung 14 bzw. 114 im Endabschnitt 11a bzw. 111a im Abstand vom Mündungsabschnitt 11b bzw. 111b angeschnitten. Der Mündungsabschnitt 11b bzw. 111b des Düsenkanals 11 bzw. 111 ist von der inneren Mantelfläche des radialsymmetrischen Düsenmundstückes 12 bzw. 112 begrenzt. Dieses Düsenmundstück ist mittels eines Spannringes 16 bzw. 116 an den Düsenkörper 10 bzw. 110 anpreßbar. Der Spannring umgreift das Düsenmundstück 12 bzw. 112 und umschließt einen Endabschnitt des Düsenkörpers 10 bzw. 110 geringeren Durchmessers mit einem Axialflansch 16a bzw. 116a. Dabei liegt das Düsenmundstück über eine plane, senkrecht zur Düsenachse a-a stehende, fein bearbeitete Ringfläche an einer korrespondierenden Ringfläche des Düsenkörpers dichtend an. Im Ausführungsbeispiel der Fig. 1 und 2 stehen mehrere Gewindebolzen mit einem den Axialflansch 16a des Spannringes 16 umschließenden Axialflansch 10a des Düsenkörpers 10 im Gewindeeingriff. Die Gewindebolzen 17 liegen mit ihren Stirnflächen 17a an Preßflächen des Spannringes 16 unter Vorspannung an, um das Düsenmundstück 12 an den Düsenkörper 10 axial anzupressen. Die Düsennadel 13 ist aus zwei miteinander gelenkig verbundenen Teilstücken aufgebaut. Das rückwärtige stabartige Teilstück 13a ist in einer Bohrung 14 des Düsenkörpers 10 geführt. Das vordere Teilstück der Düsennadel 13 ist mit dem rückwärtigen Teilstück 13a über ein Kugelgelenk 13b verbunden. In Schließstellung ist es mit einem kugeligen Schließkörper 13d an der als Ventilsitz dienenden inneren Mantelfläche des Mündungsabschnittes 11b des Düsenkanals 11 dichtend aufgepreßt. Das vordere, in den Schließkörper 13d und in eine Kugel des Kugelgelenks 13b auslaufende zylindrische Teilstück 13c weist einen Durchmesser auf, der etwa dem halben Durchmesser des rückwärtigen zylindrischen Teilstückes 13a entspricht. Dadurch ist das vordere Teilstück 13c der Düsennadel 13 vollständig vom Kunststoff umspült, so daß ein allseitiger Druckausgleich gewährleistet ist, also dieses Teilstück keinen einseitigen radialen Drücken beim Einspritzen des Kunststoffmaterials ausgesetzt ist.The following is common to both exemplary embodiments:
The nozzle is detachably connected to the plasticizing cylinder of an axially movable plastic injection molding unit. With the help of the axial drive of the plastic injection molding unit, the plasticizing cylinder with the nozzle can alternately be moved up to the system on the injection mold during each injection cycle and then moved back again at a distance. The nozzle is constructed from a nozzle body 10 or 110 made of steel coaxial to the plasticizing cylinder with a nozzle mouthpiece 12, 112 made of ceramic or hard metal. The nozzle channel 11 or 111 of the nozzle body 10, 110 has a tapering mouth section 11b or 111b in an end section 11a or 111a. A nozzle needle 13 or 113 forms an acute angle with the nozzle axis aa. The nozzle needle 13 or 113 is guided in a bore 14 or 114 of the nozzle body and can be controlled according to the program in the open and closed positions. The nozzle channel 11 or 111 is in the Bore 14 or 114 cut in the end section 11a or 111a at a distance from the mouth section 11b or 111b. The mouth section 11b or 111b of the nozzle channel 11 or 111 is delimited by the inner lateral surface of the radially symmetrical nozzle mouthpiece 12 or 112. This nozzle mouthpiece can be pressed onto the nozzle body 10 or 110 by means of a clamping ring 16 or 116. The clamping ring engages around the nozzle mouthpiece 12 or 112 and encloses an end section of the nozzle body 10 or 110 of smaller diameter with an axial flange 16a or 116a. In this case, the nozzle mouthpiece lies in a sealing manner against a corresponding ring surface of the nozzle body via a flat, finely machined ring surface perpendicular to the nozzle axis aa. In the exemplary embodiment in FIGS. 1 and 2, a plurality of threaded bolts with an axial flange 10a of the nozzle body 10 which surrounds the axial flange 16a of the clamping ring 16 are in threaded engagement. The threaded bolts 17 rest with their end faces 17a on pressing surfaces of the clamping ring 16 under prestress in order to axially press the nozzle mouthpiece 12 against the nozzle body 10. The nozzle needle 13 is constructed from two sections which are connected to one another in an articulated manner. The rear rod-like section 13 a is guided in a bore 14 in the nozzle body 10. The front section of the nozzle needle 13 is connected to the rear section 13a via a ball joint 13b. In the closed position, it is pressed with a spherical closing body 13d onto the inner lateral surface of the mouth section 11b of the nozzle channel 11, which serves as a valve seat. The front cylindrical section 13c, which runs out into the closing body 13d and into a ball of the ball joint 13b, has a diameter which corresponds approximately to half the diameter of the rear cylindrical section 13a. As a result, the front section 13c of the nozzle needle 13 is completely washed around by the plastic, so that pressure compensation on all sides is ensured, that is to say this section is not exposed to radial pressure on one side when the plastic material is injected.

Beim Ausführungsbeispiel der Figuren 3, 4 steht der Spannring 116 mit einem Innengewinde 116b seines Axialflansches 116a mit einem Außengewinde des Endabschnittes 110a geringeren Durchmessers des Düsenkörpers 110 im Eingriff. Das Düsenmundstück 112 ist im Bereich eines Radialflansches 112a vom Spannring 116 hintergriffen. Zwischen den äußeren zylindrischen Mantelflächen des Düsenmundstückes 112 und den gegenüberliegenden inneren Mantelflächen des Spannringes 116 sind Ringspalte 115, 115' derart gebildet, daß bei nicht vorgespanntem Spannring eine Radialverschiebung des Düsenmundstückes 112 möglich ist. Die Düsennadel 113 ist aus zwei starr miteinander verbundenen Teilstücken 113a, 113b aufgebaut, von welchen das rückwärtige Teilstück 113a in der Bohrung 114 geführt ist. Das vordere Teilstück 113b ist in Schließstellung mit einer kugeligen Stirnfläche an der als Ventilsitz dienenden inneren Mantelfläche des sich verjüngenden Mündungsabschnittes 111b angepreßt.In the embodiment of FIGS. 3, 4, the clamping ring 116 has an internal thread 116b of its axial flange 116a and an external thread of the end section 110a of smaller diameter Nozzle body 110 engaged. The nozzle mouthpiece 112 is engaged by the clamping ring 116 in the region of a radial flange 112a. Between the outer cylindrical lateral surfaces of the nozzle mouthpiece 112 and the opposite inner lateral surfaces of the clamping ring 116, annular gaps 115, 115 'are formed such that a radial displacement of the nozzle mouthpiece 112 is possible when the clamping ring is not preloaded. The nozzle needle 113 is made up of two rigidly connected sections 113a, 113b, of which the rear section 113a is guided in the bore 114. The front section 113b is pressed in the closed position with a spherical end face on the inner circumferential surface of the tapering mouth section 111b serving as a valve seat.

List of reference symbols (not part of the application documents)

10, 11010, 110: DüsenkörperNozzle body
11, 11111, 111: DüsenkanalNozzle channel
11a, 111a11a, 111a: EndabschnittEnd section
11b, 111b11b, 111b: MündungsabschnittMouth section
11c, 111c11c, 111c: DüsenmündungNozzle mouth
12, 11212, 112: DüsenmundstückNozzle mouthpiece
112a112a: Radialflansch (Fig. 3)Radial flange (Fig. 3)
12b, 112b12b, 112b: AnlageflächeContact surface
13, 11313, 113: DüsennadelNozzle needle
13a, 113a13a, 113a: rückwärtiges Teilstückrear section
13b13b: KugelgelenkBall joint
113b113b: vorderes Teilstück in Fig. 3front section in FIG. 3
13c13c: vorderes Teilstück in Fig. 1front section in Fig. 1st
13d13d: kugeliger Schließkörper (Fig. 1)spherical closing body (Fig. 1)
14, 11414, 114: Bohrung in 10, 11Hole in 10, 11
115, 115'115, 115 ': RingspalteAnnular column

Claims

Nozzle on the plasticizing cylinder of an axially movable plastic injection molding unit with a steel nozzle body (10, 110) coaxial with the plasticizing cylinder, the nozzle channel (11, 111) of which has a tapering mouth section (11b, 111b) in an end section (11a, 111a), and with a nozzle needle (13, 113) , which forms an acute angle to the nozzle axis (aa), is guided in a bore (14,114) of the nozzle body (10,110) and can be controlled in the open and closed position according to the program, the nozzle channel (11,111) being separated from the bore (14,114) in the end section ( 11a, 111a) is cut at a distance from the mouth section (11b, 111b),
characterized in that the mouth section (11b, 111b) of the nozzle channel (11,111) is delimited by the inner circumferential surface of a separate, approximately radially symmetrical nozzle mouthpiece (12,112), which consists of a material whose hardness exceeds the hardness of the nozzle body (10,110), and which can be axially pressed onto the nozzle body (10, 110) by means of a clamping ring (16, 116) which engages behind the nozzle mouthpiece (12, 112) and encloses an end section of the nozzle body (10, 110) of smaller diameter, the contact pressure of the mouthpiece (12, 112) being able to be generated with the aid of at least one threaded element which is in engagement with a thread of the nozzle body (10, 110).

Nozzle according to Claim 1, characterized in that the nozzle mouthpiece (12, 112), which is made of ceramic or hard metal, bears sealingly against a corresponding ring surface of the nozzle body (10, 110) via a flat, finely machined ring surface perpendicular to the nozzle axis (a-a).

Nozzle according to claim 1 or 2, characterized in that a plurality of threaded elements designed as threaded bolts (17) are in threaded engagement with and with an axial flange (10a) surrounding the axial flange (16a) of the clamping ring (16) End faces (17a) bear against pressing surfaces of the clamping ring (16) (Fig. 1,2).

Nozzle according to Claim 3, characterized in that the nozzle needle (13) is constructed from at least two sections which are articulated to one another and of which the rear, rod-like section (13a) is guided in the bore (14) of the nozzle body (10).

Nozzle according to claim 4, characterized in that the front section of the nozzle needle (13) is connected to the rear section (13a) via a ball joint (13b) and in the closed position with a spherical end (13d) at the end serving as a seat for this end Shell surface of the mouth section (11b) of the nozzle channel (11) is pressed on in a sealing manner.

Nozzle according to Claim 4 or 5, characterized in that the front cylindrical section (13c) which runs out into the closing body (13d) and into a ball of the ball joint (13b) has a diameter which is approximately half the diameter of the cylindrical section (13a) corresponds.

Nozzle according to claim 1 or 2, characterized in that the clamping ring (116) serving as a threaded element engages with an internal thread (116b) of its axial flange (116a) with an external thread of the end section (110a) of smaller diameter of the nozzle body (110) (Fig . 3,4).

Nozzle according to one of claims 1, 2, 7, characterized in that the nozzle mouthpiece (112) is engaged behind by the clamping ring (116) in the region of a radial flange (112a).

Nozzle according to Claim 8, characterized in that annular gaps (115 ', 115) are formed between the outer cylindrical outer surfaces of the nozzle mouthpiece (112) and the opposite inner outer surfaces of the clamping ring (116) in such a way that at preloaded clamping ring a radial displacement of the nozzle mouthpiece (112) is possible.

Nozzle according to one of Claims 1,6-9, characterized in that the nozzle needle (113) is constructed from two sections (113a, 113b) rigidly connected to one another, of which the rear section (113a) is guided in the bore (114) and the front section (113b) is pressed in the closed position with a spherical end face on the lateral surface serving as a seat for this end face of the tapering mouth section (111b).